沈锡辉教授团队揭示荒漠植物微生物赋能作物抗旱的新机制

近日，沈锡辉教授团队在国际期刊《Microbiome》上发表题为“Synthetic community derived from the root core microbes of a desert shrub Caragana korshinskii enhances wheat drought tolerance”的研究论文。该研究全面解析荒漠灌木柠条的根系核心微生物组特征并构建抗旱功能的合成菌群，揭示了荒漠植物源合成菌群通过增强群落生物膜形成、激活植物多重信号与代谢通路提升小麦抗旱能力的分子机制，为极端环境微生物资源利用和干旱区作物增产提供了新思路与新途径。

本研究以我国北方荒漠典型灌木柠条（Caragana korshinskii）为对象，解析其根际与内生微生物组的分布规律及干旱响应特征，筛选获得一组对干旱高度响应的核心菌株，并构建了由15株菌株组成的合成微生物群落（SynCom）。研究证实，该合成菌群可显著促进小麦生长，提升作物生物量与综合抗逆能力；宏基因组分析表明，菌群中生物膜形成、群体感应及碳代谢相关功能通路显著富集，为群落稳定发挥抗旱功能提供了重要功能基础。其中，假单胞菌属（Pseudomonas）为关键功能类群，在维持群落稳定性与抗旱功能中发挥核心作用。在此基础上，团队结合菌株间互作模式与生物膜协同组装规律，将原始菌群进一步优化精简为5株菌株组成的高效合成群落。该简化群落可通过群体感应信号介导群落水平的生物膜协同形成，显著提升微生物在小麦根系的定殖效率与环境稳定性，抗旱效果显著优于单菌接种。深入研究发现，该合成群落能够显著上调小麦MAPK信号通路与JA信号通路，并特异性激活淀粉、蔗糖等碳水化合物代谢途径，通过微生物群落协同、植物信号激活与生理代谢优化的多层级调控，系统增强小麦的干旱适应能力。本研究建立了从荒漠微生物资源挖掘、合成菌群构建与优化，到机制解析及作物应用的完整技术体系，既深化了荒漠植物-微生物协同适应极端环境的机制认识，又为干旱、半干旱地区高效生物菌剂创制提供了理论依据与实践方向，展示了极端环境微生物资源服务现代农业绿色发展的广阔前景。

已毕业博士生郝新伟、王潇为该论文的共同第一作者，沈锡辉教授、李长富副教授为共同通讯作者，朱玲芳教授为本研究提供了重要支持，硕士生王翔冬、博士生王聪聪等参与了相关工作。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省基础研究计划、杨凌示范区青年科技新星项目等多项课题的资助。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1186/s40168-026-02350-8